01 Εισαγωγή χαρτιού
Επί του παρόντος, δίνεται λίγη προσοχή στους λόγους για τους οποίους η απόσταση των καλωδίων στη συγκόλληση με υβριδικό τόξο λέιζερ{0}} προκαλεί ελαττώματα συγκόλλησης, ειδικά στη συγκόλληση παχιάς πλάκας, όπου η αστάθεια του σχηματισμού παχιάς πλάκας είναι μεγαλύτερη και είναι πιο πιθανό να εμφανιστούν ελαττώματα συγκόλλησης. Για να κατανοήσουμε περαιτέρω την επίδραση της απόστασης των συρμάτων στον σχηματισμό ελαττωμάτων στην υβριδική συγκόλληση παχιάς πλάκας, αυτή η μελέτη χρησιμοποίησε υβριδική συγκόλληση με λέιζερ υψηλής-ταχύτητας, υψηλής-δύναμης σύρματος- για τη συγκόλληση πλακών από χάλυβα AH36 θαλάσσης πάχους 12 mm. Χρησιμοποιήθηκε μια κάμερα υψηλής-ταχύτητας για την παρατήρηση της μεταφοράς σταγονιδίων και της ροής της λιμωμένης λίμνης και χρησιμοποιήθηκαν αριθμητικές προσομοιώσεις για τη μελέτη της συγκεκριμένης συμπεριφοράς ροής της λιμωμένης λίμνης. Αυτό αποσαφηνίζει τον μηχανισμό με τον οποίο η απόσταση των καλωδίων επηρεάζει τον σχηματισμό ελαττωμάτων στην υβριδική συγκόλληση σύρματος{10}}λέιζερ.
02 Επισκόπηση χαρτιού:
Η συγκόλληση με λέιζερ-Η υβριδική συγκόλληση τόξου (LAHW), ως μια ευρέως προοπτική μέθοδος σύνδεσης, έχει προσελκύσει σημαντική προσοχή στους αρμούς παχιάς πλάκας της ναυπηγικής. Ως μία από τις πιο κρίσιμες παραμέτρους συγκόλλησης στην υβριδική συγκόλληση με τόξο λέιζερ-, η απόσταση μεταξύ της δέσμης λέιζερ και του τόξου μπορεί να επηρεάσει σημαντικά το φαινόμενο σύζευξης μεταξύ του λέιζερ και του τόξου, ειδικά σε συνθήκες συγκόλλησης λέιζερ υψηλής ισχύος και υψηλής ταχύτητας. Επομένως, η διερεύνηση της επίδρασης της απόστασης των δοκών στη συγκόλληση έχει σημαντική θεωρητική σημασία για τη μελλοντική έρευνα και τη βιομηχανική παραγωγή. Αυτή η εργασία χρησιμοποιεί-φωτογράφηση υψηλής ταχύτητας της διαδικασίας συγκόλλησης για να αναλύσει την επίδραση της απόστασης δέσμης στη μεταφορά σταγονιδίων και τη σταθερότητα της ροής της λιωμένης λίμνης και συνδυάζει αριθμητική προσομοίωση για να εξετάσει τον μηχανισμό σχηματισμού ελαττωμάτων συγκόλλησης. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι μια κατάλληλη απόσταση δοκών μπορεί να επιτύχει καλά-συγκολλήσεις χωρίς εμφανή ελαττώματα συγκόλλησης. Όταν η απόσταση της δέσμης είναι πολύ κοντά, η υπερβολική επίδραση σύζευξης μεταξύ του λέιζερ και του τόξου οδηγεί σε ασταθή μεταφορά σταγονιδίων και ροή λιωμένης λίμνης, με αποτέλεσμα ελαττώματα συγκόλλησης όπως πιτσίλισμα και υποκοπή. Όταν η απόσταση των δοκών είναι πολύ μεγάλη, η επίδραση σύζευξης των δύο πηγών θερμότητας εξασθενεί, η ενίσχυση συγκόλλησης μειώνεται και ενδέχεται να προκύψουν ελαττώματα πορώδους.
03 Γραφική Ανάλυση:
Από τις εικόνες της μορφολογίας της επιφάνειας συγκόλλησης και της μορφολογίας διατομής- κάτω από διαφορετικές αποστάσεις δέσμης λέιζερ (Εικόνα 1), μπορεί να φανεί ότι ο σχηματισμός της επιφάνειας συγκόλλησης ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με τις διαφορετικές αποστάσεις δέσμης λέιζερ, ενώ η-μορφολογία διατομής των συγκολλήσεων κάτω από διαφορετικά κενά είναι παρόμοια, όλα φαίνονται γκόλ{3}. Όταν η απόσταση της δέσμης λέιζερ είναι 4 mm, δεν υπάρχουν εμφανή ελαττώματα συγκόλλησης και ο σχηματισμός συγκόλλησης είναι βέλτιστος.
Όπως φαίνεται από το σχήμα 2, καθώς η απόσταση μεταξύ των οπτικών ινών αυξάνεται σταδιακά από 0 mm σε 8 mm, η συχνότητα των μεταβάσεων βραχυκυκλώματος πρώτα μειώνεται και μετά αυξάνεται.
Όπως φαίνεται από το Σχήμα 3, όταν χρησιμοποιείται συγκόλληση καθαρού MAG, στον τρόπο μετάβασης πίδακα, η κατεύθυνση της μετάβασης πίδακα είναι κατά μήκος της καθυστερημένης γραμμής του άκρου του σύρματος. Όταν προστίθεται λέιζερ για υβριδική συγκόλληση, η γωνία εκτροπής της μετάβασης πίδακα αλλάζει σημαντικά.
Από το στατιστικό διάγραμμα στο Σχήμα 5, φαίνεται ότι η συχνότητα των μεταβάσεων βραχυκυκλώματος αρχικά μειώνεται και στη συνέχεια αυξάνεται. Το μέγεθος της γωνίας εκτροπής μετάβασης πίδακα μειώνεται σταδιακά καθώς η απόσταση μεταξύ των οπτικών ινών αυξάνεται από 0 mm σε 4 mm. Όταν η απόσταση των ινών αυξάνεται περαιτέρω στα 6-8 mm, η επίδραση του λέιζερ στη γωνία εκτροπής μετάβασης του πίδακα εξαφανίζεται σταδιακά.
Όπως φαίνεται από το Σχήμα 6, μέρος των ελαττωμάτων πιτσιλίσματος προέρχεται από ασταθείς μεταβάσεις βραχυκυκλώματος-. Σε T+5.9 ms, η γέφυρα λιωμένου μετάλλου υφίσταται ένα φαινόμενο «ρήξης λαιμού», σχηματίζοντας πολλές λεπτές πιτσιλιές.
Όπως φαίνεται από το Σχήμα 7, λόγω της επίδρασης των δυνάμεων του μεταλλικού ατμού μέσα στην κλειδαρότρυπα και της κρούσης που προκαλείται από τη μετάπτωση σταγονιδίων, στην πίσω θέση της κλειδαρότρυπας, το λιωμένο μέταλλο στην επιφάνεια της δεξαμενής συγκόλλησης ρέει πολύ γρήγορα και αποσπάται από την πισίνα, σχηματίζοντας ελαττώματα πιτσιλίσματος.
Από τα αποτελέσματα της αριθμητικής προσομοίωσης στο Σχήμα 8, μπορεί να φανεί ότι κάτω από τις συνδυασμένες επιδράσεις του λέιζερ και του τόξου, η θερμοκρασία του τηγμένου μετάλλου κοντά στο κέντρο της λιωμένης δεξαμενής είναι υψηλότερη και ο ρυθμός ροής είναι ταχύτερος. Αυτό προκαλεί τη συσσώρευση του λιωμένου μετάλλου προς το κέντρο της πισίνας. Καθώς η συγκόλληση ψύχεται, το λιωμένο μέταλλο και στις δύο πλευρές συνεχίζει να κινείται προς τη μεσαία περιοχή υπό την επίδραση της δύναμης Marangoni, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό ελαττωμάτων υποκοπής και στις δύο πλευρές της συγκόλλησης.
Όπως φαίνεται από το Σχήμα 9, όταν η απόσταση μεταξύ των νημάτων είναι πολύ μεγάλη, η επίδραση προθέρμανσης του τόξου εξασθενεί, η επίδραση θέρμανσης με λέιζερ στο κάτω μέρος της κλειδαρότρυπας μειώνεται και η σταθερότητα της οπής επιδεινώνεται. Λόγω της ανεπαρκούς μεταφοράς ενέργειας στο κάτω μέρος της συγκόλλησης, το κάτω μισό της κλειδαρότρυπας γίνεται ασταθές και δεν μπορεί να παραμείνει συνεχώς ανοιχτό, καθιστώντας δύσκολη τη διαφυγή των εσωτερικών φυσαλίδων αερίου, με αποτέλεσμα τελικά ελαττώματα πορώδους.
03 Περίληψη και Outlook
Αυτό το χαρτί χρησιμοποιεί υβριδική συγκόλληση με λέιζερ υψηλής ισχύος-MAG σε χάλυβα AH36 πάχους 12 mm για τη μελέτη του σχηματισμού συγκόλλησης, της μετάβασης σταγονιδίων και της συμπεριφοράς ροής λιμνών λιμνών. Περαιτέρω, συζητείται η επίδραση της απόστασης των καλωδίων λέιζερ στη διαδικασία συγκόλλησης και ο μηχανισμός σχηματισμού ελαττώματος συγκόλλησης. Τα κύρια συμπεράσματα είναι τα εξής: (1) Όταν η ισχύς του λέιζερ είναι 9,5 kW, η ταχύτητα τροφοδοσίας σύρματος είναι 10 m/min, η ταχύτητα συγκόλλησης είναι 1,8 m/min και η απόσταση των καλωδίων λέιζερ είναι 4 mm, επιτυγχάνεται ο καλύτερος σχηματισμός συγκόλλησης, με ενίσχυση συγκόλλησης 0,28 mm και πλάτος συγκόλλησης 0, χωρίς, 5 mm. πορώδες.(2) Η απόσταση των καλωδίων λέιζερ επηρεάζει σημαντικά τη μορφή μετάβασης σταγονιδίων (πίδακας + μετάβαση βραχυ{16}}κυκλώματος). Καθώς η απόσταση των καλωδίων λέιζερ αυξάνεται, η συχνότητα της μετάβασης βραχυκυκλώματος πρώτα μειώνεται και μετά αυξάνεται. Όταν η απόσταση των καλωδίων λέιζερ είναι 0, 2, 4, 6 και 8 mm, η συχνότητα της μετάβασης βραχυκυκλώματος-είναι 161 Hz, 124 Hz, 95 Hz, 116 Hz και 138 Hz, αντίστοιχα. Η γωνία εκτροπής της μετάβασης πίδακα μειώνεται με την αύξηση της απόστασης των καλωδίων. Όταν η απόσταση των καλωδίων είναι μεγαλύτερη από 6 mm, η γωνία παραμόρφωσης δεν επηρεάζεται πλέον από την απόσταση των καλωδίων, σύμφωνα με την απλή συγκόλληση MAG. Η μετάβαση σταγονιδίων βραχυκυκλώματος{37}}επάγει το λαιμό και τη ρήξη της υγρής μεταλλικής γέφυρας, σχηματίζοντας πολλαπλά μικρά μεταλλικά σταγονίδια, τα οποία επηρεάζονται περαιτέρω από τους ατμούς μετάλλων που εκτοξεύονται από την κλειδαρότρυπα, με αποτέλεσμα πιτσίλισμα. Επιπλέον, η λιωμένη δεξαμενή επηρεάζεται από το νέφος ατμού και τη δύναμη κρούσης της μετάβασης σταγονιδίων, προκαλώντας αύξηση της ταχύτητας ροής του λιωμένου μετάλλου στην πίσω πλευρά. Όταν το λιωμένο μέταλλο ρέει διαγώνια προς τα πάνω με ταχύτητα 0,3 m/s, μέρος του λιωμένου μετάλλου διαχωρίζεται από την πισίνα, σχηματίζοντας πιτσίλισμα. Το λιωμένο μέταλλο στην περιοχή που φουσκώνει το αέριο-και γύρω από την κλειδαρότρυπα ρέει συνεχώς προς τα πίσω, προκαλώντας την ανύψωση της πίσω πλευράς της πισίνας. Καθώς η περιοχή συγκόλλησης στερεοποιείται σταδιακά, υπό τη δύναμη Marangoni, το λιωμένο μέταλλο στις σχετικά ψυχρότερες πλευρές της συγκόλλησης ρέει προς το θερμό κέντρο, αφήνοντας ανεπαρκές λιωμένο μέταλλο στο δάχτυλο της συγκόλλησης και καταλήγοντας σε ελαττώματα υποκοπής. Το φαινόμενο σύζευξης μεταξύ του λέιζερ και του τόξου εξασθενεί σημαντικά, με αποτέλεσμα οι δεξαμενές λιωμένου λέιζερ και τόξου να είναι σχεδόν διαχωρισμένοι, μειώνοντας την ενέργεια που μεταδίδεται στο κάτω μέρος της συγκόλλησης. Αυτό μειώνει τη σταθερότητα στο κάτω μέρος της κλειδαρότρυπας, καθιστώντας δύσκολη τη διαφυγή των φυσαλίδων από τη λιωμένη λίμνη, σχηματίζοντας τελικά ελαττώματα πορώδους καθώς η συγκόλληση ψύχεται και στερεοποιείται.
